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  • MATLAB 倾斜校正,透视变换

      过去也写过透视变换,当时算法真是弱爆了,我竟然会通过两次变换。不过那引用的三篇文章都是非常好的文章,直到今天我才看明白。所谓的倾斜校正,一定要有标定点,将一个倾斜的矩形变为不倾斜的。因此可以从原四边形四个点和新矩形四个点得到一个变换矩阵,根据这个矩阵再作用到全局图像就可以了。详细原理在这里,MIT的,我也不会比他介绍的更好了,还是看原版的好。

      我这里的代码完全就是按照MIT那篇文章的原理实现的,不过因为Matlab细节的原因,我把公式中x和y位置互换了:

     1 clear all;
     2 close all;
     3 clc;
     4 
     5 img= imread('rect.bmp');
     6 img= rgb2gray(img);
     7 imshow(mat2gray(img));
     8 [M N] = size(img);
     9 
    10 dot=ginput();       %取四个点,依次是左上,右上,左下,右下,这里我取的是书的四个角
    11 w=round(sqrt((dot(1,1)-dot(2,1))^2+(dot(1,2)-dot(2,2))^2));     %从原四边形获得新矩形宽
    12 h=round(sqrt((dot(1,1)-dot(3,1))^2+(dot(1,2)-dot(3,2))^2));     %从原四边形获得新矩形高
    13 
    14 y=[dot(1,1) dot(2,1) dot(3,1) dot(4,1)];        %四个原顶点
    15 x=[dot(1,2) dot(2,2) dot(3,2) dot(4,2)];
    16 
    17 %这里是新的顶点,我取的矩形,也可以做成其他的形状
    18 %大可以原图像是矩形,新图像是从dot中取得的点组成的任意四边形.:)
    19 Y=[dot(1,1) dot(1,1) dot(1,1)+h dot(1,1)+h];     
    20 X=[dot(1,2) dot(1,2)+w dot(1,2) dot(1,2)+w];
    21 
    22 B=[X(1) Y(1) X(2) Y(2) X(3) Y(3) X(4) Y(4)]';   %变换后的四个顶点,方程右边的值
    23 %联立解方程组,方程的系数
    24 A=[x(1) y(1) 1 0 0 0 -X(1)*x(1) -X(1)*y(1);             
    25    0 0 0 x(1) y(1) 1 -Y(1)*x(1) -Y(1)*y(1);
    26    x(2) y(2) 1 0 0 0 -X(2)*x(2) -X(2)*y(2);
    27    0 0 0 x(2) y(2) 1 -Y(2)*x(2) -Y(2)*y(2);
    28    x(3) y(3) 1 0 0 0 -X(3)*x(3) -X(3)*y(3);
    29    0 0 0 x(3) y(3) 1 -Y(3)*x(3) -Y(3)*y(3);
    30    x(4) y(4) 1 0 0 0 -X(4)*x(4) -X(4)*y(4);
    31    0 0 0 x(4) y(4) 1 -Y(4)*x(4) -Y(4)*y(4)];
    32 
    33 fa=inv(A)*B;        %用四点求得的方程的解,也是全局变换系数
    34 a=fa(1);b=fa(2);c=fa(3);
    35 d=fa(4);e=fa(5);f=fa(6);
    36 g=fa(7);h=fa(8);
    37 
    38 rot=[d e f;
    39      a b c;
    40      g h 1];        %公式中第一个数是x,Matlab第一个表示y,所以我矩阵1,2行互换了
    41 
    42 pix1=rot*[1 1 1]'/(g*1+h*1+1);  %变换后图像左上点
    43 pix2=rot*[1 N 1]'/(g*1+h*N+1);  %变换后图像右上点
    44 pix3=rot*[M 1 1]'/(g*M+h*1+1);  %变换后图像左下点
    45 pix4=rot*[M N 1]'/(g*M+h*N+1);  %变换后图像右下点
    46 
    47 height=round(max([pix1(1) pix2(1) pix3(1) pix4(1)])-min([pix1(1) pix2(1) pix3(1) pix4(1)]));     %变换后图像的高度
    48 width=round(max([pix1(2) pix2(2) pix3(2) pix4(2)])-min([pix1(2) pix2(2) pix3(2) pix4(2)]));      %变换后图像的宽度
    49 imgn=zeros(height,width);
    50 
    51 delta_y=round(abs(min([pix1(1) pix2(1) pix3(1) pix4(1)])));            %取得y方向的负轴超出的偏移量
    52 delta_x=round(abs(min([pix1(2) pix2(2) pix3(2) pix4(2)])));            %取得x方向的负轴超出的偏移量
    53 inv_rot=inv(rot);
    54 
    55 for i = 1-delta_y:height-delta_y                        %从变换图像中反向寻找原图像的点,以免出现空洞,和旋转放大原理一样
    56     for j = 1-delta_x:width-delta_x
    57         pix=inv_rot*[i j 1]';       %求原图像中坐标,因为[YW XW W]=fa*[y x 1],所以这里求的是[YW XW W],W=gy+hx+1;
    58         pix=inv([g*pix(1)-1 h*pix(1);g*pix(2) h*pix(2)-1])*[-pix(1) -pix(2)]'; %相当于解[pix(1)*(gy+hx+1) pix(2)*(gy+hx+1)]=[y x],这样一个方程,求y和x,最后pix=[y x];
    59         
    60         if pix(1)>=0.5 && pix(2)>=0.5 && pix(1)<=M && pix(2)<=N
    61             imgn(i+delta_y,j+delta_x)=img(round(pix(1)),round(pix(2)));     %最邻近插值,也可以用双线性或双立方插值
    62         end  
    63     end
    64 end
    65 
    66 figure;
    67 imshow(uint8(imgn));

    程序效果:

    原图,这是本不错的书

    倾斜校正后

    将来说不定结合sift算子和霍夫变换就能自动校正呢。

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